來自A * STAR高性(xing)能計算研究所的Man-Fai Ng和同(tong)事Pei Shan Emmeline Yeo研究了一種可能的鎂離子電池(chi)正極材(cai)料(liao)，以克(ke)服普通電源鋰離子電池(chi)的一些(xie)問題。

鋰離子電池的(de)限(xian)制包括低(di)功率和有(you)限(xian)的(de)電(dian)池(chi)壽命(ming)，如(ru)果將鋰(li)(li)(li)用(yong)作負(fu)電(dian)極(ji)(ji)或(huo)“陽(yang)極(ji)(ji)”，則(ze)可以(yi)顯(xian)著(zhu)改善電(dian)池(chi)壽命(ming)。然而(er)，這(zhe)會產生安全問(wen)題，如(ru)在電(dian)池(chi)充電(dian)和放電(dian)期間，可能(neng)會在金(jin)屬(shu)陽(yang)極(ji)(ji)表面(mian)形(xing)成微(wei)觀的(de)鋰(li)(li)(li)纖維（稱為樹枝狀晶(jing)體(ti)）。如(ru)果這(zhe)些枝晶(jing)到達陰極(ji)(ji)或(huo)正極(ji)(ji)，則(ze)電(dian)池(chi)會短路并著(zhu)火。“商用(yong)鋰(li)(li)(li)離子(zi)電(dian)池(chi)使用(yong)石墨作為陽(yang)極(ji)(ji)來防(fang)止這(zhe)個(ge)問(wen)題，”Ng說。“但權衡的(de)是石墨的(de)能(neng)量(liang)密度較低(di)。”另(ling)一方面(mian)，鎂金(jin)屬(shu)不形(xing)成枝晶(jing)，并且除(chu)了(le)具有(you)比(bi)鋰(li)(li)(li)金(jin)屬(shu)更高的(de)體(ti)積(ji)能(neng)量(liang)密度之外，還(huan)更加豐富 – 降(jiang)低(di)了(le)原材料的(de)成本。

因(yin)(yin)(yin)此，鎂(mei)離(li)(li)子(zi)（Mg離(li)(li)子(zi)）電池(chi)有望成為(wei)下一(yi)代電池(chi)，因(yin)(yin)(yin)為(wei)它(ta)們成本低，安全且能(neng)量密度(du)高，Ng解釋說。然(ran)而，與(yu)(yu)鎂(mei)離(li)(li)子(zi)電池(chi)相(xiang)關的(de)一(yi)個(ge)特(te)別挑戰是找到合適的(de)陰極(ji)材料(liao)。典型的(de)鋰離(li)(li)子(zi)陰極(ji)材料(liao)與(yu)(yu)鎂(mei)離(li)(li)子(zi)不相(xiang)容，因(yin)(yin)(yin)為(wei)它(ta)在陰極(ji)材料(liao)中插入/離(li)(li)開(kai)鎂(mei)離(li)(li)子(zi)的(de)動力(li)學遲緩。因(yin)(yin)(yin)此，鎂(mei)離(li)(li)子(zi)電池(chi)的(de)性(xing)能(neng)很低，沒有實際用途(tu)。

Ng和Yeo使用超(chao)級計算機建模來掃描潛在的陰極材料，并確定(ding)一維(wei)鉬(mu)硫屬化物鹵化物納米線(xian)作為有希望的候選(xuan)者。在所研究的納米線(xian)中，具有分(fen)子式（Mo 6 Se 6）的硒化鉬(mu)納米線(xian)因其快速離子插入(ru)動力學和中等良好的充電容量而(er)表現出最(zui)佳的電池性能(neng)。

該(gai)團(tuan)隊(dui)計劃與實(shi)驗(yan)小(xiao)組合作(zuo)驗(yan)證這一(yi)理論預測，并繼續使(shi)用第(di)一(yi)原理建模(mo)技術尋(xun)找潛在(zai)的(de)(de)鎂(mei)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池陰極材(cai)料(liao)。Ng說，第(di)一(yi)原理建模(mo)是電(dian)(dian)(dian)池研究的(de)(de)有(you)(you)力(li)工具(ju)，因為(wei)它可以(yi)(yi)準(zhun)確地研究電(dian)(dian)(dian)極和電(dian)(dian)(dian)解質材(cai)料(liao)的(de)(de)結構(gou)和電(dian)(dian)(dian)子(zi)特性; 以(yi)(yi)及(ji)不同(tong)材(cai)料(liao)之間的(de)(de)相互(hu)作(zuo)用。更重要的(de)(de)是，他(ta)說它可以(yi)(yi)用于快速篩(shai)選具(ju)有(you)(you)所需(xu)特性的(de)(de)材(cai)料(liao)，以(yi)(yi)加快尋(xun)找有(you)(you)用材(cai)料(liao)，使(shi)鎂(mei)離(li)子(zi)電(dian)(dian)(dian)池更快地成為(wei)現(xian)實(shi)。